控制溶氧的工艺手段：改变通气速率；改变搅拌速率；改变氧分压；改变罐压；改变发酵液物理性质；加入传氧的中间介质。
四、KLa测定方法
1.亚硝酸盐法氧化法。当铜离子或钴离子存在时氧气可以与亚硫酸钠快速反应生成硫酸钠，且反应速率由气液相的氧传递速率控制，而与亚硫酸钠浓度无关，因此用滴定法测定亚硫酸钠消耗的速率可以求得氧传递速率OTR.
2.排气法，以氮气排尽液体中的氧气……。
3.动态法发酵过程中停止向发酵液通气，在降低到临界氧浓度钱恢复供应。从浓度降低过程的溶氧变化斜率得到耗氧速率。再对恢复供气的过程建立氧气传递和消耗的关联方程并将耗氧速率带入。
4.稳态测定法。
第七章、生物反应器
内容：1.机械搅拌罐
2.气体搅拌塔式生物反应器 3.其他生物反应器
一、机械搅拌罐
耗氧液态生物反应器基本要求：
（1）能够密闭的容器 （2）充分供给氧气
（3）移除生物反应产生的热量 （4）耐受一定压力
结构: 罐体；搅拌器和挡板（挡板作用：防治漩涡增强液体翻动，促进溶氧）；通气装置（单根通气管，环形分布管）；传热装置（夹套冷却，竖式蛇管冷却，竖式列管冷却）；消泡装置；其它装置。 机械搅拌罐的放大： 经验放大法的放大准则： ①反应器的几何特征； ②氧的体积传递系数KLa；
③最大剪切力，对于机械搅拌罐用桨尖线速度表示； ④单位液体体积输入功率；
⑤通气速率或者单位体积的通气量； ⑥通气表观线速度。
①是基本保持不变的条件，②-⑥常被选来作为反应器的准则：②氧的体积传递系数KLa，好氧发酵过程往往受到氧气传递的限制；③最大剪切力，对于机械搅拌罐用桨尖线速度表示，剪切力对于敏感的细胞至关重要；④单位液体体积输入功率，在机械搅拌罐中可以兼顾氧气传递和流体剪切；⑤通气速率或者单位体积的通气量，⑥通气表观线速度，都是气体分散的重要指标。
经验放大法确定各参数的过程： ①几何尺寸放大 ②通气速率放大
③搅拌功率、转速放大
二、气体搅拌塔式反应器
原理：流体的流动与混合主要依靠压缩空气带入的能量。
优点：结构简单易于加工制造；无需搅拌传动设备节约动力；装料系数高而不需加消泡剂；维修操作、清洗结构简单。
缺点：对于粘度较大的发酵液溶氧系数较低。 分类：普通鼓泡塔；气升式（内循环/外循环） 三、其他生物反应器
搅拌自吸式：原理：由充气搅拌叶轮或循环泵来完成对发酵液的搅拌充气。转子先用液体浸没，启动后转子告诉旋转，液体在离心力作用下被甩到叶轮外缘流体在转子中心处形成负压，由于转子的空膛用罐子与大气想通，大气的空气不断被吸入甩向外缘通过导向叶轮而使气液均匀分布。特点：无需其他起源，进入罐空气负压；搅拌剪切力大。
喷射自吸式发酵罐：用泵使发酵液通过文氏管吸气装置，液体在文氏管收缩段流速增加形成真空而将空气吸入，并使气泡分散与液体均匀混合，实现溶氧传质。优点：省去空气压缩机等附属设备，节约投资；溶氧速率高、能耗低；用于酵母生产和醋酸发酵生产效率高，经济效益高。缺点：罐压低易造成染菌；需配备低阻力损失的高效空气过滤系统。
酒精罐（厌氧）：首先考虑热量的去除，中小型罐直接灌顶喷淋冷却，大型反应器通过蛇管。
第八章、发酵过程解析、控制和优化
内容：
1.重要参数和操作的讨论 2.发酵过程工艺优化实例 3.菌体形态
一、重要参数和操作的讨论（重点） 过程参数分为三类：
物理参数：温度，搅拌转速，空气压力，空气流量，溶解氧，表观粘度；化学参数：基质浓度，pH，产物浓度等；生物参数：菌丝形态，均浓度，菌体比生长速率，呼吸强度，呼吸商，基质消耗速率，关键酶活力等。 1.参数的讨论 温度
温度对生物反应的影响：影响各种酶促反应的速度；改变体系的供氧能力；改变菌体代谢的合成方向。适合温度的选择：发酵温度因微生物差异而不同；发酵温度选择应适当考虑发酵条件；同一微生物生长和生产适宜温度往往也不同。
PH
对微生物的影响：影响营养物质吸收（膜电位，物质解离，胞外酶活性）；代谢方向；微生物的粘附与聚集。
生产上控制pH的常用手段：调节好原始pH;培养基中加入缓冲物（磷酸盐，碳酸钙）；根据发酵选择氮源（生理酸性或碱性盐）；补料（流加氨水，硫酸铵，尿素）；补料与调pH矛盾时，加酸碱调pH.
发酵观察pH变化原因：1.基质代谢：碳代谢，特别是快速利用的糖，分解成小分子的酸醇，同时放出CO2，使pH下降，有机酸被代谢，pH回升；氮代谢，当氨基酸中的-NH2被利用后pH下降；尿素被分解成NH3上升；NH3利用后又下降；当碳源不足时有机氮源当碳源利用pH上升；生理酸碱性盐利用后pH会上升或下降。2产物形成：某些产物本身成酸碱性导致pH变化。3菌体自溶：发酵后期pH上升。
PH的变化实例：①开始淀粉被水解成葡萄糖，葡萄糖作为碳源和能源被菌体利用产生酸性物质pH下降；②菌体对葡萄糖消耗速率增加，淀粉水解速度赶不上需求，开始利用之前产生的酸性物质，pH停止下降；③酸性物质消耗增加，pH反弹；④淀粉水解速度与菌体需求差距较大，菌体开始利用有机氮源中的碳，并释放铵离子，导致发酵液pH上升。
溶氧（DO）
溶氧的意义：反应系统氧气供给情况；发酵过程异常情况最直接的指标；DO变化可以作为过程控制的指标；与其他生物关联了解微生物生理状态。
控制溶氧的方法：①调整设备的供氧能力；②改变培养液的流变性；③改变罐压或进气氧分压；④其他手段：控制温度、营养物质、添加携氧物质。
一般情况下，摄氧率OUP与溶氧DO呈负相关（溶氧浓度平稳保持供氧能力不变）。当DO低于了临界氧浓度，DO和OUR会出现顺式变化。
CO2相关参数
CO2在生物反应中的角色：呼吸代谢的终产物；有时是重要的碳源；对代谢产物的积累
有抑制或刺激作用；过程控制的指标。（糖的补入导致CO2的 呼吸商（RQ）：一段时间内生物体释放的二氧化碳(CER)和吸入氧气（OUR）的摩尔数之比。RQ=CER/OUR。反应菌体代谢情况，葡萄糖糖化不彻底，RQ小于1，氧化程度较高的碳源RQ比较大。（葡萄糖刚好1，蛋白质、脂肪0.8和0.71）
2.操作的讨论 补料：发酵过程中补充某些营养成分以维持生存菌代谢活动和合成产物的需要。补料目的在于控制微生物的中间代谢，使其向着有利于产物积累的方向进行。
补料内容：控制抑制性成分的浓度，避免伤害菌体；低浓度补加碳源、氮源有利于产品的积累；控制菌体生长或代谢速率，避免溶菌和和过早衰退等。
补料的基本原则和策略：少量多次，并维持适当浓度；掌握补料时机（根据DO, CER, OUR, RQ 等等作为标准）；可以考虑匀速补加或者反馈控制流加。
消泡：
影响气泡产生的因素：通气搅拌的强烈程度（大通气、强搅拌可使泡沫增多）；培养基配比与原料组成（营养丰富，粘度大则泡沫多而持久）；菌种种子质量及接种量（菌种质量好，生长速度快，可溶性氮源较快被利用，泡沫产生几率少；灭菌质量，培养基灭菌质量不好，营养物质破坏较多，产生的抑制物使种子菌丝自溶，产生大量泡沫。 （蛋白、糖、脂肪都是易产生泡沫的物质）
消泡方法：机械消泡；使用消泡剂。
（另两节不要求）
国科大研究生课程-生化生产工艺笔记教材
